Battery Swapping: cos’è e come funziona

Negli ultimi anni l’industria automobilistica ha fatto passi avanti molto importanti nel processo di transizione dalle auto a combustione interna alle auto elettriche. Tuttavia, una delle principali sfide rimaste da affrontare è quella dell’autonomia delle batterie delle auto elettriche. I proprietari delle e-car sono limitati dalla quantità di energia immagazzinata nelle batterie e dalla necessità di ricaricare la batteria stessa quando si esaurisce l’energia, o comunque quando l’energia sczende sotto un certo limite. Ed è proprio qui che entra in gioco la tecnologia del Battery Swapping. 

PERCHÉ IL BATTERY SWAPPING È IMPORTANTE PER IL SETTORE DELLE AUTO ELETTRICHE

Sintetizzando sommariamente, il Battery Swapping è la tecnologia che permette agli automobilisti di scambiare le batterie scariche delle loro auto elettriche con batterie cariche in stazioni di ricarica speciali, simili a quelle dei distributori di benzina. Questo significa che, invece di attendere ore per ricaricare la batteria dell’auto, gli automobilisti possono semplicemente sostituire le batterie scariche con batterie cariche in pochi minuti. Questo potrebbe essere anche un importante incentivo all’acquisto delle auto elettriche, perché tra gli elementi frenanti e limitanti che scoraggiano i potenziali acquirenti, vi è proprio l’autonomia della batteria. 

Ci sono diverse aziende che stanno sviluppando stazioni di ricarica per il Battery Swapping, ma questa tecnologia oggi non è ancora molto diffusa, in parte a causa del costo elevato delle stazioni di ricarica e delle batterie, ma anche per via della mancanza di standardizzazione tra i diversi produttori di auto elettriche, nonché per timori sullo smaltimento delle batterie esauste. 

Dobbiamo anche dire che la tecnologia non può definirsi una novità in assoluto, visto che già all’inizio del 900 General Electric propose questa tecnologia, che fu però ostacolata dall’adozione delle auto endotermiche. 

Nonostante queste sfide, il Battery Swapping ha il potenziale per rivoluzionare l’industria automobilistica e accelerare la transizione alle auto elettriche. Inoltre, potrebbe essere particolarmente utile per i proprietari di auto elettriche che vivono in aree con una limitata infrastruttura di ricarica, perché potrebbero semplicemente scambiare le batterie scariche con batterie cariche, invece di dover cercare un’apposita stazione. 

COS’È IL BATTERY SWAPPING

Abbiamo detto che il Battery Swapping (in italiano, letteralmente: “sostituzione della batteria”) è una tecnologia utilizzata nei veicoli elettrici che prevede la sostituzione della batteria scarica con una completamente carica in pochi minuti, invece di doverla ricaricare collegando il veicolo alla rete elettrica. In pratica, il conducente parcheggia il veicolo in una stazione di ricarica apposita, dove un meccanico specializzato rimuove la batteria scarica e la sostituisce con una nuova. Un’alternativa molto più conveniente e rapida rispetto alle classiche wallbox.

Infatti, questa tecnologia permette di ridurre il tempo di attesa necessario per la ricarica, risolvendo così uno dei problemi principali per le auto elettriche, ovvero la limitata autonomia e la necessità di trovare punti di ricarica lungo il percorso. 

Inoltre, sarebbe introdotta la possibilità di noleggiare le batterie per le auto elettriche: in questo caso, il proprietario dell’auto elettrica non sarebbe il proprietario della batteria. È un vantaggio, che potrebbe influire anche sul costo complessivo delle auto elettriche, le quali sarebbero separate dal valore della batteria. 

Tuttavia, questa tecnologia richiede una standardizzazione delle batterie per garantire la compatibilità tra veicoli e stazioni di ricarica, nonché l’infrastruttura necessaria per lo scambio delle batterie che deve essere adeguata e diffusa. E questa è una delle criticità da risolvere per accelerare la diffusione. 

AUTONOMIA AUTO ELETTRICHE: UN BEL PROBLEMA

L’autonomia delle batterie rappresenta uno dei principali ostacoli all’adozione diffusa delle auto elettriche. A differenza dei veicoli a combustione interna, le auto elettriche sono limitate dalla capacità delle batterie e dalla loro durata. Nonostante i progressi tecnologici compiuti negli ultimi anni, l’autonomia delle batterie resta sempre inferiore rispetto a quella dei serbatoi di carburante tradizionali. 

Il problema dell’autonomia è dovuto alla natura stessa delle batterie al litio utilizzate nelle auto elettriche. Infatti, le batterie al litio sono limitate dalla densità energetica, ovvero la quantità di energia che possono immagazzinare per unità di volume o peso. In altre parole, maggiore è l’autonomia richiesta, maggiore dovrà essere la capacità della batteria e quindi il peso complessivo dell’auto. 

Oltre alla densità energetica, l’autonomia delle batterie è influenzata anche da altri fattori, come lo stile di guida e l’utilizzo di componenti elettriche. Inoltre, le batterie al litio hanno una durata limitata nel tempo e nel numero di cicli di carica e scarica. 

Per ovviare a questo problema, i produttori stanno sviluppando nuove tecnologie di batterie che migliorano la densità energetica e la durata. Alcune di queste tecnologie includono le batterie a stato solido, le batterie agli ioni di litio-zolfo e le batterie al litio-aria. Tuttavia, queste tecnologie sono ancora in fase di sviluppo e non sono state ancora adottate su larga scala. 

Per migliorare l’autonomia delle auto elettriche, alcuni produttori stanno sperimentando anche l’uso di pannelli solari integrati nel tetto o nella carrozzeria, che possono fornire energia supplementare alla batteria. Inoltre, la tecnologia di ricarica rapida sta diventando sempre più diffusa, riducendo il tempo necessario per la ricarica della batteria.

COME FUNZIONA IL BATTERY SWAPPING

In mezzo a queste ricerche, si inserisce anche il Battery Swapping. Abbiamo spiegato che questo processo consiste nel sostituire la batteria esaurita di un’auto elettrica con una batteria completamente carica presso una stazione di servizio apposita. In questo modo, l’utente può continuare il suo viaggio senza dover attendere il tempo necessario per la ricarica della batteria.

Il processo di Battery Swapping richiede però l’utilizzo di una batteria standardizzata, che può essere sostituita rapidamente attraverso l’utilizzo di un sistema automatizzato. Il veicolo si posiziona su una piattaforma apposita, che permette l’accesso alla batteria da sostituire. La batteria esaurita viene rimossa e sostituita con una batteria completamente carica, in pochi minuti. Il processo può essere completamente automatizzato e quindi, in questo caso, non richiederebbe l’intervento umano. In quest’ultima eventualità, invece, serve personale qualificato ed esperto, appositamente formato, perché stiamo parlando di un intervento delicato. 

VANTAGGI E SVANTAGGI

Il Battery Swapping è vantaggioso per diversi motivi. In primo luogo, permette agli utenti di avere un’autonomia illimitata, poiché possono sostituire la batteria esaurita con una batteria completamente carica in pochi minuti. Inoltre, questa tecnologia può ridurre i costi di produzione delle auto elettriche, poiché i produttori possono utilizzare batterie più piccole, meno costose e con meno capacità. Infine, il Battery Swapping può ridurre l’impatto ambientale, poiché permette di utilizzare batterie più leggere e ridurre l’utilizzo di risorse naturali. 

Tuttavia, ci sono anche alcuni svantaggi. In primo luogo, la necessità di stazioni di servizio apposite, che al momento non sono ancora diffuse in modo capillare. Inoltre, questa tecnologia richiede una standardizzazione delle batterie, ovvero un accordo comune sui tipi e le specifiche delle batterie, in modo che possano essere scambiate tra diversi produttori e modelli di auto. Ciò potrebbe richiedere un accordo globale tra le case automobilistiche e i fornitori di energia. In Cina si sta già facendo, in Europa sembra una cosa molto più complessa.

Inoltre, il Battery Swapping richiede anche una certa logistica per la gestione delle batterie, perché le batterie esaurite devono essere ritirate e sostituite con batterie cariche: ciò richiede una pianificazione e una gestione accurata della catena di approvvigionamento. 

Infine, ci sono anche timori per la sicurezza delle batterie durante il processo di sostituzione, poiché le batterie potrebbero essere danneggiate o possono essere soggette a problemi di surriscaldamento. Questo richiede un’adeguata formazione e attrezzatura per il personale che gestisce la sostituzione delle batterie, qualora il processo non sia automatizzato. 

QUALI SONO LE AZIENDE CHE STANNO SVILUPPANDO STAZIONI DI RICARICA

L’adozione del Battery Swapping come tecnologia di ricarica per le auto elettriche potrebbe diventare molto popolare a breve termine e alcune aziende stanno già investendo in stazioni di ricarica dedicate a questa tecnologia. In particolare, ci sono alcune aziende che stanno sviluppando stazioni di ricarica per il Battery Swapping. 

Tra i maggiori investitori spunta Tesla, che ha sviluppato la propria rete di stazioni di ricarica Supercharger in tutto il mondo. Sebbene queste stazioni non supportino almeno per il momento questa tecnologia, Tesla ha mostrato già molto interesse nei confronti del Battery Swapping in passato e potrebbe espandere la propria rete di stazioni per supportare questa tecnologia in futuro. 

Un’altra azienda che sta investendo nello sviluppo di queste specifiche stazioni di ricarica è NIO, una casa automobilistica cinese specializzata in veicoli elettrici ad alte prestazioni. NIO ha già installato stazioni di ricarica per il Battery Swapping in diverse città cinesi, tra cui Pechino, Shanghai e Guangzhou, e prevede di espandere la sua rete di stazioni di ricarica a livello globale. In Cina si vuole raggiungere l’obiettivo di realizzare 24 mila stazioni entro il 2025. In Europa, invece, la diffusione sarà possibile grazie alla partnership con Shell.

Anche Better Place, un’azienda israeliana fondata nel 2007, è stata tra le imprese pioniere in questo settore. L’azienda ha sviluppato una rete di stazioni di ricarica per il Battery Swapping in Israele e in Danimarca, ma ha dichiarato bancarotta nel 2013 per problemi finanziari. 

Tra le altre aziende che stanno esplorando questo comparto figurano la statunitense Ample, la cinese BYD, la francese Bolloré tramite la sussidiaria Blue Solutions, e la giapponese Sumitomo Corporation. In Germania l’azienda più attiva è Bosch, in collaborazione con Mitsubishi e Blue Park, che si sta concentrando sul battery swap per le flotte aziendali. In Italia, invece, si stanno muovendo in questo campo aziende come Picchio e XEV, con la prima impegnata a realizzare stazioni di sostituzione batteria ultrarapide e la seconda, specializzata nella produzione di quadricicli a zero emissioni, focalizzata su un sistema che consente di ripartire con il 100% di autonomia dopo soli 6 minuti di ricarica.

ELEMENTO CHIAVE PER LA TRANSIZIONE ALLE AUTO ELETTRICHE

Il Battery Swapping è considerato uno degli elementi chiave per la transizione alle auto elettriche in quanto può risolvere alcune delle principali sfide che impediscono l’adozione su larga scala delle auto elettriche. 

Il Battery Swapping consente un’esperienza di guida dove i limiti di autonomia non rappresenterebbero più una preoccupazione e tutto questo influirebbe in modo positivo anche sul risparmio di tempo, impedendo di dover sostare per lunghi periodi di tempo in una stazione di ricarica: la conseguenza diretta sarebbe un aumento dell’attrattiva nei confronti delle auto elettriche, soprattutto per quei consumatori che hanno bisogno di percorrere lunghe distanze e che, logicamente, sono frenati proprio per questo motivo dall’acquisto di un’auto elettrica. 

Inoltre, tra i benefici principali potrebbe figurare anche una riduzione dei costi di produzione delle auto elettriche. I produttori possono utilizzare batterie più piccole e meno costose, poiché la possibilità di sostituirle con una batteria completamente carica durante la guida rende meno importante la capacità massima di ogni singola batteria, o per meglio dire, meno importante rispetto a quanto lo è oggi. Ciò, però, comporterebbe anche una riduzione del costo delle auto elettriche, rendendole così più competitive nella concorrenza con le auto a combustione interna, considerando anche il fatto che auto elettrica e batteria al suo interno avrebbero due valori distinti e nettamente separati. 

Il Battery Swapping può favorire anche lo sviluppo di un ecosistema di energia elettrica più sostenibile. Con l’adozione su larga scala delle auto elettriche, sarà necessario sviluppare infrastrutture di energia elettrica compatibili. Questa tecnologia, pertanto, può favorire l’adozione di tecnologie di ricarica a fonti di energia rinnovabile, come solare o eolica, perché una stazione di ricarica dedicata a questa tecnologia può essere alimentata direttamente da queste fonti rinnovabili. 

UNO SGUARDO AL FUTURO

Il Battery Swapping rappresenta una tecnologia promettente per l’industria automobilistica, ma il suo futuro dipenderà dall’adozione su larga scala da parte dei consumatori e dalla disponibilità di infrastrutture di stazioni di ricarica. 

Mentre alcune aziende hanno già avviato programmi di Battery Swapping, molte aziende produttrici stanno ancora in fase di valutazione. La maggior parte degli sviluppatori di veicoli elettrici si sta concentrando sulla produzione di batterie di maggiore durata e sulla costruzione di stazioni di ricarica veloci, ma il Battery Swapping potrebbe offrire un’alternativa più economica e conveniente. 

Con l’adozione di standard comuni e una risoluzione anticipata sulla sicurezza delle batterie sostituibili e del loro processo di sostituzione e smaltimento, la tecnologia del Battery Swapping potrebbe conoscere una diffusione su più ampia scala. Se questa tecnologia dovesse riuscire a superare queste sfide, infatti, potrebbe rappresentare una valida e più conveniente alternativa alle stazioni di ricarica tradizionali.